2025年高考物理一轮复习（新人教版） 第15章　第5课时　专题强化：理想气体的变质量问题.pptxVIP

热学壹

第5课时专题强化：理想气体的变质量问题目标要求1.能够通过合理选择研究对象，将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题，培养建模能力。2.能够解决混合气体问题，培养科学思维能力。

1.充气问题选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。2.抽气问题选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象，抽气过程可以看成质量不变的等温膨胀过程。

3.灌气分装把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。4.漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使漏气过程中气体质量变化问题转化为定质量气体问题。

例1(2023·广东惠州市一模)某同学自行车轮胎的参数如图所示，轮胎容积V＝3L。由于轮胎气门芯漏气，使胎内外气压相同。该同学换了气门芯后给轮胎充气，打气筒每次能将V0＝1L的空气打入轮胎中，早晨打气时气温为27℃，不计充气过程中轮胎容积和气体温度的变化，空气可看成理想气体，大气压p0＝1.0×105Pa。若中午室外气温升到37℃，要保证自行车中午放置在室外时不爆胎(即不超过胎内气压允许的最大值)，该同学早上最多能给轮胎充气多少次。答案10次

充气过程气体温度不变，设充了n次，此时胎内气体压强为p1，选最后胎内所有气体为研究对象。根据玻意耳定律p0(V＋nV0)＝p1V根据题意T1＝(27＋273)K＝300K，T2＝(37＋273)K＝310K，pm＝4.50×105Pa联立解得n≈10(次)。

例2(2023·湖南卷·13)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；

然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；

以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0、体积V0，第一次抽气后，压强p1、气体体积V＝V0＋V1

(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。

同理第二次抽气p1V0＝p2V以此类推……

例3(2023·广东广州市三模)现代瓷器的烧制通常采用电热窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.4p0(p0为大气压强)时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为V0，压强为p0。(1)求窑内温度为387℃时窑内气体的压强；答案2.2p0

假设窑内温度为387℃时，排气阀未开启，则气体升温过程中发生等容变化，解得p1＝2.2p02.4p0，则假设成立；

(2)求窑内温度为927℃时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。

设窑内气体温度为927℃，压强为2.4p0时，体积为V2，根据理想气体状态方程有排出气体的体积为V排＝V2－V0则排出气体质量与窑内原有气体质量的比值为

充入气体或排出气体属于变质量问题，一般选充入后或排出前所有气体为研究对象，把变质量转化为一定质量的理想气体进行研究，从而直接应用气体实验定律列方程求解。求充入或排出气体的质量与总质量之比，也就是求充入或排出气体的体积与总体积之比。

例4(2023·广西南宁三中二模)我国发射的问天实验舱包括工作舱、气闸舱、资源舱三部分。工作舱容积V工＝60m3。通过舱门A与气闸舱连接，气闸舱是供航天员进出太空的气密性装置，容积为V气＝15m3，一侧开有直径1m的圆形舱门B。初始时，工作舱与气闸舱中均有p0＝1.0×105Pa的气体，当航天员准备从气闸舱进入太空时，他们会先关闭舱门A，通过气体回收装置使气闸舱内气压降到p气＝0.7×105Pa。

假设回收的气体都缓慢排放进工作舱，整个过程中气体温度不变，忽略航天员对气体的影响。求：(1)换气结束后，工作舱中的气体压强(结果保留2位有效数字)；答案1.1×105Pa

气闸舱抽气过程中p0V气＝p气(V气＋V抽)得抽出的气体体积V抽≈6.43m3把这部分气体充进工作舱后，求工作舱气压可由下列两种方法：方法一：转化法：先将p气＝0.7×105Pa，V抽＝6